中微流控芯片系统在肿瘤细胞分离检测的应用有哪些？

作为液体活检的重要标志物之一,循环肿瘤细胞(CTCs)在外周血中的含量可以用来辅佐判别患者的癌症病发状况。除此以外,CTCs关于肿瘤细胞搬运行为等基础研讨也具有非常重要的含义。然而人体血液中的CTCs含量*其稀疏,一般仅有0~10个/mL,与之相对,红细胞、白细胞和血小板的含量则别离达到5×109个/mL、4×106个/mL和3×108个/mL,而且肿瘤细胞在搬运过程中可以经过上皮-间质转化(EMT)和间质-上皮转化(MET)来不断地改动自身的特征。正是由于其稀缺性和异质性,以及血液中复杂基质的搅扰,CTCs的精准检测成为巨大的难题。

　　由于常规的光学剖析手法在检出限和灵敏度上均难以达到直接检测的要求,因而一般在进行外周血中CTCs的检测之前,要经过一些样品前处理办法来完成其别离和富集。常选用的样品前处理办法可以分为物理法和化学法,物理法首要根据细胞在物理特征上的差异来进行别离,例如膜过滤别离和密度梯度离心,就是别离根据细胞的巨细和密度来完结挑选。化学规律首要依托生物大分子的特异性识别效果,例如抗原抗体相互效果,核酸适配体与靶标的选择性结合。

　　上述样品前处理办法虽然可以在不同程度上完成CTCs的别离富集,但也存在着必定的缺点。由于这些办法都对错连续性的,在吸附、洗脱和搬运的过程中难免会形成细胞的丢掉,加之CTCs自身的稀缺性,很容易导致假阴性成果的发生。运用微流控芯片功用集成的特色则可以很好地处理这一问题,CTCs的捕获、释放、计数及检测等操作均可在芯片上完结,连续的自动化处理可以有用削减人为误差的搅扰。此外,微流控芯片所需求的进样量非常小,可以大大削减宝贵样品和试剂的消耗,降低检测成本。并且在微标准下表面力的效果会显着放大,可以有用进步物质混合和反响的功率,完成快速高效的别离剖析。因而,近年来多项研讨测验运用微流控芯片平台展开CTCs别离检测作业,取得了杰出的效果。本文对微流控芯片技能用于CTCs别离检测的相关研讨进展进行了总述,将选用的别离办法首要分为物理挑选和生物亲和两大类,同时包括正向富集和反向富集两种战略。此外,关于近期开展的芯片原位检测CTCs新办法也进行了介绍。

　　1、CTCs别离芯片研讨进展

　　作为商品化较为成功的CTCs别离检测体系,强生公司的CellSearch产品选用的是根据上皮细胞黏附分子(EpCAM)抗体特异性识别肿瘤细胞的办法,相似的办法在CTCs别离芯片中也被广泛运用,可以视作运用生物亲和效果进行CTCs别离富集的代表。

　　另一方面,根据细胞在物理性质方面的差异,无须生物标志物的条件下即可完成CTCs的挑选,其中有无外力介入的被动别离办法,例如运用微标准下流体力学中的惯性效应和黏弹性效应来进行筛分。

　　也有外加物理场的主动别离办法,比如介电泳、表面声波和光镊技能等。除了直接对CTCs进行特异性识别完成正向富集外,也可以经过选择性结合比如白细胞等搅扰,再将其排除,从而达到反向富集的效果。

　　2、、芯片原位CTCs检测

　　关于CTCs的检测,一般采纳先进行细胞染色,再用荧光显微镜观察的办法,但该办法在灵敏度上有待进步,且重现性较差,需求手动操作和人工计数。

　　此外,以荧光光谱为代表,一些常见的光谱检测手法也被广泛使用在芯片上CTCs的检测中。

　　除了光学剖析办法外,研讨人员经过运用传感元件完成了CTCs芯片检测成果的数字化直读或可视化剖析。

　　3、总结与展望

　　本文对CTCs别离微流控芯片的技能原理、别离战略和研讨进展进行了总述。其技能原理首要分为物理挑选和生物亲和两大类,别离战略分为正向富集和反向富集两个方向。同时,介绍了CTCs芯片原位检测的首要技能办法和优化战略。随着微流控芯片技能的快速开展,其微标准流体操控、微结构加工和集成传感检测能力得到*大提升,进一步推动了CTCs别离微流控芯片技能的开展。多项研讨显现,以微流控芯片为平台来别离检测外周血中的CTCs,可以充分发挥芯片自身微量、高效、易于自动化和集成化的优势,*终完成对临床血液中CTCs的快速精准剖析,在肿瘤前期诊断、复发与搬运监测以及抗肿瘤药物点评等多个范畴具有重要的使用空间。

　　现阶段,CTCs芯片在挑选精度和挑选功率方面仍存在较大的提升空间。针对这一挑战,由于精准与高效二者难以兼得,未来的芯片规划应该更专注于单个目标的完成。一方面,针对基础研讨,应当注重于进步CTCs挑选的细胞纯度及细胞活性。可以先运用惯性效应对血液进行粗别离,筛分出尺度较大的白细胞和CTCs。再选用液滴分选的办法,经过免疫磁性别离完成CTCs的准确挑选。液滴分选技能可以达到单细胞剖析的精度,运用液滴分选进行肿瘤细胞挑选也已有文献报导。另一方面,针对临床检测范畴,研讨重点则在于完成临床样本的高通量剖析。可以选用电剖析办法,根据不同品种细胞的比膜电容和细胞质电导率差异来设置恰当的阈值,对流经检测窗口的CTCs完成快速剖析。此外,微流控芯片技能属于多学科交叉范畴,CTCs芯片的开展同时也获益于微机电体系(MEMS)、资料学、流体力学和生物医学等研讨范畴的技能打破。随着相关范畴研讨技能的开展,CTCs芯片未来有望成为肿瘤基础研讨和癌症前期临床诊断的重要平台。